Evaluación de los metabolitos secundarios en la harina de forraje de Stizolobium aterrimum (mucuna), para su uso en la alimentación animal

Evaluation of secondary metabolites in the meal of Stizolobium aterrimum forage, for its use in animal feeding

Idania Scull-Rodríguez¹, Lourdes Lucila Savón-Váldes¹ y Josefa Victoria Hormaza-Montenegro²

Instituto de Ciencia Animal. Carretera Central km 47 ½, CP 32700, apdo. postal 24 San José de las Lajas, Mayabeque, Cuba
²Instituto Cubano de Investigaciones Azucareras, La Habana, Cuba ]]> Correo electrónico:idascull@ica.co.cu

RESUMEN

El objetivo del estudio fue evaluar los metabolitos secundarios presentes en la harina de forraje de Stizolobium aterrimum (mucuna), para su uso en la alimentación animal; esta se elaboró a partir de las hojas y los tallos tiernos de plantas que fueron cultivadas en un suelo Ferralítico Rojo, y los metabolitos secundarios se evaluaron mediante un tamizaje fitoquímico. Para determinar el perfil de compuestos fenólicos se cuantificó el contenido de polifenoles totales (PT), el de taninos condensados libres (TCL), el de taninos condensados acomplejados con la proteína (TCP) y el de taninos condensados acomplejados con la fibra (TCF). El contenido de oligosacáridos se determinó por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), y estos se expresaron como equivalentes de rafinosacáridos. Se encontraron en mayor cuantía los taninos, los alcaloides y las sustancias reductoras; mientras los flavonoides, las saponinas, los aminoácidos, las antocianidinas y los triterpenos/esteroides se hallaron en cantidades moderadas y leves. La concentración de PT fue de 2,32 %. Hubo diferencias (p < 0,001) entre las fracciones de TCL (0,25 %), TCP (0,22 %) y TCF (0,08 %). En la fracción de los carbohidratos solo se encontró fructosa (0,006 mg/kg MS) en una baja concentración. La presencia cualitativa de diferentes metabolitos secundarios en la harina de forraje de S. aterrimum, en concentraciones apropiadas, permite considerarla una planta con potencialidades de uso para la alimentación animal.

Palabras clave: flavonoides, polifenoles, saponinas, taninos.

ABSTRACT

The objective of the study was to evaluate the secondary metabolites present in the meal of Stizolobium aterrimum forage, for its use in animal feeding; the meal was elaborated from the leaves and fresh stems of plants which were cultivated on a Ferralitic Red soil, and the secondary metabolites were evaluated through phytochemical sieving. To determine the profile of phenolic compounds the content of total polyphenols (TP), free condensed tannins (FCT), protein-bound condensed tannins (PCT) and fiber-bound condensed tannins (FBCT), was quantified. The content of oligosaccharides was determined by high-performance liquid chromatography (HPLC), and they were expressed as raffinosaccharide equivalents. Tannins, alkaloids and reducing substances were found in higher quantity; while flavonoids, saponins, aminoacids, anthocyanidins and triterpenes/steroids were found in moderate and low quantities. The concentration of TP was 2,32 %. There were differences (p < 0,001) among the fractions of FCT (0,25 %), PCT (0,22 %) and FBCT (0,08 %). In the carbohydrate fraction only fructose was found (0,006 mg/kg DM) in low concentration. The qualitative presence of different secondary metabolites in the meal of S. aterrimum forage, in appropriate concentrations, allows to consider it a plant with potential to be used in animal feeding.

Keywords: flavonoids, polyphenols, saponins, tannins.

INTRODUCCIÓN

Stizolobium aterrimum (mucuna) es una leguminosa que se puede producir en cantidades suficientes para satisfacer las necesidades alimenticias de los animales y los humanos (Castillo et al., 2015). Según Savón et al. (2004), como fuente nutricional se destaca por su alto contenido de proteína (21,7 ± 0,7 % MS).

El follaje de esta planta puede ser incorporado en forma de harina hasta un 20 % en las dietas para conejos, con buenos resultados en el comportamiento productivo (Dihigo et al., 2010; Caro et al., 2011). No obstante, se le atribuyen algunas implicaciones negativas relacionadas con la presencia y concentración de metabolitos secundarios, tales como alcaloides, taninos, terpenos, flavonoides y saponinas (Scull, 2004; Tavares et al., 2015). Estos compuestos pueden alterar la utilización eficiente de los nutrientes y, por lo tanto, disminuir las potencialidades productivas de los animales (Erlwanger et al., 2001; Chaparro et al., 2009).

Es por ello que el objetivo de este estudio fue evaluar los metabolitos secundarios presentes en la harina de forraje de S. aterrimum, para su uso en la alimentación animal.

MATERIALES Y MÉTODOS

Material vegetal y elaboración de la harina. Las plantas de mucuna se sembraron en un suelo Ferralítico Rojo del área experimental de la finca Zaldívar, en el Instituto de Ciencia Animal Mayabeque, Cuba.

El corte se realizó de forma manual a 5 cm sobre el nivel del suelo, cuando el 100 % de las plantas estaban florecidas (Díaz et al., 2003). El muestreo se efectuó a partir de cinco puntos, de forma aleatoria, en los cuales se recogió aproximadamente 1 kg de forraje

El material cortado se secó al sol durante 2-3 días, y se determinó la materia seca en diferentes momentos del proceso de secado hasta lograr eliminar el 20 % de humedad. Con posterioridad se molió en un molino de martillo, con un tamiz de 1 mm; y la harina se guardó en frascos de color ámbar, en un lugar oscuro y seco hasta su análisis. ]]> Análisis fitoquímico. Se pesaron 5 g de la harina de forraje por triplicado, se añadieron 100 mL de etanol 90 % v/v y se reflujó durante 4 h. Con este extracto alcohólico se realizaron los ensayos del tamizaje fitoquímico, según la metodología propuesta por Miranda y Cuellar (2000), con la cual se determinó la presencia de doce grupos funcionales: alcaloides, saponinas, triterpenos/esteroides, taninos, flavonoides, proantocianidinas, cumarinas, quinonas, azúcares reductores, grupos amino, resinas y cardenólidos (esteroides cardiotónicos).

En la descripción de los ensayos se utilizó el sistema no paramétrico de cruces, para especificar la presencia o ausencia de los metabolitos (presencia abundante +++, presencia moderada ++, presencia leve +, ausencia -).

Determinación de compuestos fenólicos. La concentración de polifenoles totales en las muestras (n = 5) se determinó mediante el reactivo de Folín- Ciocalteu, y se expresó en equivalente de ácido tánico, según el método de Makkar (2003). La extracción de taninos se realizó según la técnica propuesta por Terrill et al. (1992).

La concentración de taninos condensados (TC) en las fracciones se cuantificó con el reactivo butanol/HCl (95 % de butanol y 5 % de HCl concentrado 36 %). Los resultados se expresaron en equivalente de catequina, por lo que se realizaron las curvas de calibración de catequina en agua para los taninos condensados libres (TCL) y en solución de dodecil sulfato de sodio (SDS) para los taninos condensados acomplejados con la proteína (TCP) y los taninos condensados acomplejados con la fibra (TCF).

Determinación de oligosacáridos. El contenido de oligosacáridos se determinó por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). Para ello se utilizó un sistema isocrático, con una bomba LKB 2150; la detección se realizó con un detector de índice de refracción (IR, Knauer). Se empleó la columna Aminex HPX-87N de 300 x 7,8 mm (BioRad). Como fase móvil se usó una solución de sulfato de sodio 0,01 M, a una velocidad de flujo de 0,5 mL/min y una temperatura de horno de 85 °C.

Análisis estadístico. Para el análisis de los datos se utilizó el software estadístico Infostat versión 1 (2001). Se realizó análisis descriptivo, y se empleó la dócima de Duncan (1955) en los casos necesarios.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Los resultados del tamizaje fitoquímico en la harina de forraje de mucuna se muestran en la tabla 1. De los 12 grupos funcionales, hubo presencia de taninos, alcaloides, flavonoides, saponinas, grupos aminos, terpenos, antocianidinas y azúcares reductores. Estos grupos son de importancia para la nutrición de los animales, por su actividad biológica y por los efectos que pueden provocar (Stewart et al., 2000).

Los resultados de los ensayos químicos mostraron niveles elevados de alcaloides. El principal efecto de estos compuestos es la disminución del consumo, por el sabor amargo que les confieren a los alimentos (Ramos et al., 1998). También pueden ser tóxicos para el aparato digestivo, al provocar irritaciones en las mucosas gástricas, con manifestaciones típicas como diarreas y vómitos.

El extracto alcohólico de la harina de forraje desarrolló una coloración verde intensa frente al cloruro férrico, lo que sugiere abundante presencia de estos compuestos, resultados que coinciden con los obtenidos por Delgado et al. (2010) y Scull et al. (2011).

La alta concentración de grupos funcionales á amino está relacionada con la presencia de L Dopa, que es el compuesto secundario mayoritario en la mucuna (Sathiyanarayanan y Arulmozhi, 2007; Pulikkalpura et al., 2015).

Los resultados de la composición fitoquímica de la harina son elementos fundamentales a tener en cuenta para su incorporación a los sistemas alternativos de alimentación. Muchos de estos compuestos, cuando se encuentran presentes en la dieta, tienden a originar problemas de tipo digestivo y a disminuir el consumo de alimento.

Los PT se consideran uno de los metabolitos secundarios más abundantes en las plantas tropicales. En la concentración de PT influye el estado fenológico, las condiciones climáticas y geográficas, la variedad y el método analítico, por lo que se hace difícil el cotejo de los resultados, aunque los valores obtenidos (2,32 %) se pueden comparar con los informados por Scull et al. (2015).

En la figura 1 aparecen los valores de los taninos condensados libres y acomplejados con la proteína y a la fibra, los cuales mostraron diferencias significativas (p < 0,001) entre las fracciones.

Como para la determinación del contenido de TCT se tuvo en cuenta la fracción de taninos que se encuentra libre y la unión con otras macromoléculas, las cantidades estimadas estuvieron en correspondencia con los valores que presenta la leguminosa.

Entre todos los polifenoles, los TC se consideran como los principales antinutrientes, porque forman complejos con las proteínas, el almidón y las enzimas digestivas, con la consiguiente reducción del valor nutricional de los alimentos, así como efectos en el fisiologismo digestivo de los animales (Stewart et al., 2000).

La distribución de los taninos condensados en la harina de forraje de mucuna, en las tres fracciones analíticas, se muestra en la figura 2. El mayor porcentaje fue el de taninos condensados libres, similar a lo obtenido por Cano et al. (1994) en otras leguminosas. ]]> La inclusión de cantidades permisibles de TC en las dietas de los monogástricos es un aspecto a tener en cuenta, porque ellos son los más susceptibles a los efectos tóxicos de estos metabolitos.

Savón et al. (2004) encontraron lesiones en las células de la mucosa intestinal de cerdos que consumían dietas de miel B/soya más 20 % de harina de forraje de dolichos y canavalia, las cuales se atribuyeron a la presencia de factores antinutricionales. Sin embargo, la inclusión de un 20 % de la harina de mucuna no ocasionó estos efectos adversos y produjo resultados productivos similares a los del control.

Por su parte, Mora et al. (2005) señalaron que con la inclusión de 25 % de harina de mucuna en dietas para cerdos se obtuvieron resultados similares a los del tratamiento control. Martínez et al. (2007), cuando incluyeron hasta un 10 % de otra especie de mucuna (Stizolobium deeringiana) en las raciones de aves en sustitución de maíz-soya, hallaron que la digestibilidad de los nutrientes.se afectó.

En los sistemas biológicos, los efectos de los compuestos fenólicos están influenciados tanto por la composición antinutricional como por la especie, sin desconocer que existe un umbral por encima del cual cada especie los manifiesta (Addisu, 2016).

No se detectaron concentraciones de oligosacáridos, expresados como equivalentes de rafinosacáridos, y de los azúcares solo se obtuvieron valores de fructosa (0,006 mg/kg de MS). La no identificación de oligosacáridos en la harina de esta leguminosa es de gran importancia, porque estos carbohidratos se consideran la causa de flatulencia en los animales que consumen alimentos que los contengan en cantidades apreciables.

Se considera que estos resultados están vinculados con la variedad evaluada, ya que no coinciden con lo reportado por Vijayakumari et al. (2002) para Mucuna pruriens en la que se halló la verbascosa como principal oligosacárido. También, difieren de lo obtenido por Kala y Mohan (2012) en semillas de M. pruriens var. utilis, en las cuales la rafinosa se encontró en concentraciones de 1,06 %.

Es importante señalar que la no detección de sacarosa y glucosa pudo estar influenciada por el proceso de extracción, por lo que es recomendable emplear otros métodos y disolventes.

La concentración de fructosa fue baja (0,006 mg/kg MS de fructuosa), comparada con la de otras especies, como Gliricidia sepium (Fonte et al., 2013). La concentración de azúcares en las plantas puede influir en el consumo voluntario y en la aceptación del alimento por los animales (Castro y Martínez, 2015).

Los resultados del estudio mostraron la presencia de metabolitos secundarios con diferente naturaleza química en la harina de forraje de S. aterrimum. Esta harina se puede considerar un alimento con potencialidades de uso para la alimentación animal, si se compara con otras especies que se utilizan para tales fines. Se propone continuar los estudios que cuantifiquen los compuestos secundarios identificados en esta planta.

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Recibido el 20 de diciembre del 2016
Aceptado el 25 de septiembre del 2017